02 ثانيًا: استنتاج القوة الدافعة المستحثة اللحظية
- نأخذ ضلعًا من الملف الدوار طوله L، يدور في دائرة نصف قطرها r بسرعة زاوية ω.
- السرعة الخطية للضلع: v = ω r
- ω السرعة الزاوية، وω = 2π f حيث f التردد.
- القوة الدافعة المستحثة في الضلع الواحد: \[\begin{gathered}\,\text{emf} = B L v \sin \theta = B L \omega r \sin \theta \end{gathered}\]
- θ الزاوية بين اتجاه السرعة واتجاه الفيض.
- الضلعان المتقابلان يسهمان معًا، فالقوة الدافعة الكلية للملف:
\[\begin{gathered}\,\text{emf} = 2 B L \omega r \sin \theta \end{gathered}\]
- ولأن مساحة وجه الملف A = L × 2r:
\[\begin{gathered}\,\text{emf} = B A \omega \sin \theta \end{gathered}\]
- وإذا كان عدد لفات الملف N:
\[\begin{gathered}\,\text{emf} = N B A \omega \sin \theta \end{gathered}\]
- أي أن القوة الدافعة تتغير جيبيًا مع الزمن (منحنى جيبي).
القيمة العظمى
- تبلغ القوة الدافعة نهايتها العظمى عندما sin θ = 1، أي θ = 90°، حين يكون مستوى الملف موازيًا لخطوط الفيض:
\[\begin{gathered}(\,\text{emf})_{\,\text{max}} = N B A \omega = N B A (2\pi f)\end{gathered}\]
- وتكون صفرًا عندما θ = 0°، أي حين يكون الملف عموديًا على اتجاه الفيض.
- بدلالة النهاية العظمى:
\[\begin{gathered}\,\text{emf} = (\,\text{emf})_{\,\text{max}} \sin \theta = (\,\text{emf})_{\,\text{max}} \sin (2\pi f t)\end{gathered}\]
التيار المستحث
- يتناسب التيار المستحث طرديًا مع القوة الدافعة:
\[\begin{gathered}I = I_{\,\text{max}} \sin (2\pi f t)\end{gathered}\]
- يبلغ التيار نهايته العظمى عندما تبلغ القوة الدافعة نهايتها العظمى.
- يكون التيار صفرًا عندما تنعدم القوة الدافعة.
✍️ أمثلة محلولة
- مثال 1: ملف في مولد بسيط عدد لفاته 100 ومساحة وجهه 0.01 m² يدور بتردد 50 Hz في مجال كثافة فيضه 0.2 T.
- احسب النهاية العظمى للقوة الدافعة، وقيمتها عندما تكون الزاوية 30°.
- الحل:
- \[\begin{gathered}\omega = 2\pi f = 2\pi \times 50 \approx 314.2 \,\text{rad}/s\end{gathered}\]
- \[\begin{gathered}(\,\text{emf})_{\,\text{max}} = N B A \omega = 100 \times 0.2 \times 0.01 \times 314.2 \approx 62.8 V\end{gathered}\]
- عند θ = 30°: \[\begin{gathered}\,\text{emf} = 62.8 \times \sin 30{}^{\circ} = 62.8 \times 0.5 = 31.4 V\end{gathered}\]